三维网络SiC陶瓷/金属复合材料摩擦性能的研究

以三维网络SiC陶瓷/Fe-Cu合金复合材料作为静片、三维网络SiC陶瓷/40Cr复合材料作为动片,研究了法向载荷、摩擦时间和pv值对该材料体系摩擦因数的影响以及摩擦次数对静片磨损量的影响,并采用金相显微镜观察了复合材料的显微结构和磨损表面形貌,分析了材料的摩擦磨损性能和磨损机理.结果表明:该摩擦副的稳定摩擦因数在0.33~0.35之间,摩擦过程中材料的磨损机理以磨粒磨损和粘着磨损为主,材料表面摩擦形成的氧化层硬度较高,是该材料耐磨性能优良的主要原因.     

纳米和微米ZrO_2颗粒对PPESK复合材料性能的影响

采用热压成型的方法制备了纳米、微米ZrO2填充聚醚砜酮(PPESK)复合材料;考察了复合材料的显微硬度和弯曲强度;并研究了干摩擦条件下纳米、微米ZrO2颗粒对复合材料摩擦磨损性能的影响;利用扫描电子显微镜(SEM)观察分析ZrO2/PPESK复合材料磨损表面形貌及磨损机理.研究表明,干摩擦条件下,单斜相纳米ZrO2填充PPESK复合材料的主要磨损机制是严重的粘着转移,而四方相纳米ZrO2填充PPESK的主要磨损机制是轻微的磨粒磨损;微米ZrO2填充PPESK的低摩擦磨损主要归因于微米颗粒的承载作用.     

石墨含量对铜/石墨材料高速载流摩擦性能的影响

采用自制销盘式HST-100高速载流摩擦磨损试验机,对不同石墨含量的铜/石墨材料进行载流摩擦试验,考察其摩擦磨损性能和载流质量。用JSM-5610LV型扫描电子显微镜和能谱仪分析磨损表面,研究其摩擦磨损机理。研究结果表明:石墨质量分数为10%的铜/石墨复合材料的摩擦磨损性能好,不同速度下磨损率在1.2 mg.m-1左右,石墨质量分数为5%和10%的铜/石墨材料的载流效率为75%～85%,载流稳定性在20%左右,明显优于石墨质量分数为15%的铜/石墨材料;综合考虑,石墨质量分数为10%的铜/石墨复合材料的性能最好,该材料的摩擦磨损机制主要是塑性变形,含有电弧侵蚀。     

氧化膜对半金属汽车刹车材料摩擦磨损性能的影响

以一种半金属汽车刹车材料为研究对象,分析了按不同比例配入铜纤维后材料摩擦表面氧化膜的生成及其对摩擦磨损性能的影响．结果表明,中温下半金属刹车材料的氧化对摩擦磨损性能起着较为重要的作用,中温下的氧化磨损为其主要的磨损机理．增加铜纤维的含量有利于减少低温下的粘着磨损和中温下的氧化磨损．     

干摩擦条件下MoSi2/45钢摩擦磨损性能的研究

通过着重研究 Mo Si2 与 4 5钢对摩时的干摩擦磨损性能 ,在扫描电子显微镜 (SEM)下观察了磨损表面的形貌 ,分析了其摩擦磨损机理 .结果表明 :随 Si O2 氧化膜的产生与剥落 ,摩擦系数随摩擦行程的延长呈不规则变化 ;Mo Si2 材料表现出优良的耐磨性能 ,其稳定磨损率小于 0 .0 4 g/ km.随着磨损载荷的增大 ,摩擦机理主要从微观滑移、塑性变形转变为粘着效应 ;磨损机理主要从磨粒磨损、氧化疲劳磨损转变为粘着磨损 .图 8,参 1     

SiC颗粒填充单体浇铸尼龙的摩擦学性能

为了研究 Si C颗粒作为填料对单体浇铸尼龙 (MC尼龙 )的摩擦磨损性能的影响 ,选用两种材料在 MM- 2 0 0摩擦磨损试验机上进行了试验研究 ,并借助于扫描电镜观察了磨损形貌 ,探讨了磨损机理。研究结果表明 ,在干摩擦条件下 ,Si C颗粒填充 MC尼龙的摩擦学性能与载荷和滑动速度的乘积 (Pv)值的大小有关 ,复合材料的摩擦因数比纯尼龙的大 ,当 Pv值较低时 ,复合材料的耐磨性能比纯尼龙好 ,其磨损机理主要是磨粒磨损和粘着磨损 ;当 Pv值较高时 ,复合材料的耐磨性能不如纯尼龙 ,其磨损机理主要是疲劳剥落 ,并有磨粒磨损和粘着磨损。在水润滑条件下 ,Si C颗粒填充 MC尼龙表现出较好的耐磨性能 ,其摩擦学性能受 Pv值的影响小 ,磨损机理主要是磨粒磨损     

不同载荷和对偶下C/C-Cu复合材料的摩擦磨损性能

以炭纤维针刺整体毡为预制体,用化学气相渗透（CVI）、浸渍/炭化（I/C）的方法制备密度和基体炭不同的C/C多孔坯体,采用真空熔渗将铜合金液渗入C/C坯体中制备C/C-Cu复合材料,研究试验条件对复合材料摩擦磨损性能影响。研究结果表明：随着时间的延长,C/C-Cu复合材料摩擦因数趋于稳定;随着载荷的增加,摩擦因数和体积磨损先增后减,当载荷为80 N时达到最大值;试样摩擦因数和体积磨损与对偶件有关,当采用硬度较高的40Cr钢为对偶件时,试样摩擦因数随着时间的延长而增加并趋于稳定,且磨损量最大;当采用硬度低的黄铜和紫铜为对偶件时,试样摩擦因数随着时间变化不大,与紫铜对偶时的磨损量最小;C/C-Cu复合材料的磨损机制主要为磨料磨损、粘着磨损,采用40Cr钢作对偶时氧化磨损加大。     

Al对MoSi2材料干摩擦磨损性能的影响

运用 M- 2型摩擦磨损试验机测定了不同载荷条件下 Al/Mo Si2 材料与 4 5钢配对时的干摩擦磨损性能 ,采用 SEM观察了摩擦副表面的形貌 ,利用 X- ray分析了相组成 ,并探讨了其磨损机制 .结果表明 :少量 Al的添加降低了 Mo Si2 材料的摩擦磨损性能 ,其摩擦系数和磨损率均可用负荷的 4项式表示 .随负荷增大 ,Al/Mo Si2 材料的磨损机制主要表现为微切削、粘着磨损和凿削式磨粒磨损 .图 4 ,表 3,参 16     

TiC颗粒增强铜镍基复合材料及磨损性

为研究TiC颗粒质量分数变化对铜镍基复合材料磨损性能的影响,利用粉末冶金制备了不同TiC质量分数的铜镍基复合材料,用X射线衍射仪、维氏显微硬度计、ML-10摩擦磨损机、扫描电镜测试了样品的物相、显微硬度、磨损性、表面形貌.结果表明:随TiC质量分数的增加,样品的硬度逐渐增大.试样的耐磨性随TiC质量分数的增加而增大,TiC的质量分数为24%的样品具有良好耐磨性.在润滑油下,试样的磨损机制主要为磨粒磨损.     

载流条件下电弧对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响

在HST-100销盘式高速载流摩擦磨损试验机上进行了试验,用高速摄像机拍摄电弧图像,研究了载流条件下电弧对C/C复合材料摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:电弧面积和电弧能量有很好的相关性。随着电弧面积的增大,C/C复合材料的磨损率升高,摩擦因数先减小后增大,材料的磨损机制由磨粒磨损为主转化为电弧侵蚀为主。在电弧侵蚀下,材料磨损后的表面被氧化。     

Effect of reinforcement content on the adhesive wear behavior of Cu10Sn5Ni/Si3N4 composites produced by stir casting

The main objective of this paper was to fabricate Cu10Sn5Ni alloy and its composites reinforced with various contents of Si3N4 particles (5wt％,10wt％,and 15wt％) and to investigate their dry sliding wear behavior using a pin-on-disk tribometer.Microstructural examinations of the specimens revealed a uniform dispersion of Si3N4 particles in the copper matrix.Wear experiments were performed for all combinations of parameters,such as load (10,20,and 30 N),sliding distance (500,1000,and 1500 m),and sliding velocity (1,2,and 3 m/s),for the alloy and the composites.The results revealed that wear rate increased with increasing load and increasing sliding distance,whereas the wear rate decreased and then increased with increasing sliding velocity.The primary wear mechanism encountered at low loads was mild adhesive wear,whereas that at high loads was severe delamination wear.An oxide layer was formed at low velocities,whereas a combination of shear and plastic deformation occurred at high velocities.The mechanism at short sliding distances was ploughing action of Si3N4 particles,which act as protrusions;by contrast,at long sliding distances,direct metal-metal contact occurred.Among the investigated samples,the Cu/10wt％ Si3N4 composite exhibited the best wear resistance at a load of 10 N,a velocity of 2 m/s,and a sliding distance of 500 m.     

Effect of reinforcement content on the adhesive wear behavior of Cu10Sn5Ni/Si3N4 composites produced by stir casting

The main objective of this paper was to fabricate Cu10Sn5Ni alloy and its composites reinforced with various contents of Si₃N₄ particles (5wt%, 10wt%, and 15wt%) and to investigate their dry sliding wear behavior using a pin-on-disk tribometer. Microstructural examinations of the specimens revealed a uniform dispersion of Si₃N₄ particles in the copper matrix. Wear experiments were performed for all combinations of parameters, such as load (10, 20, and 30 N), sliding distance (500, 1000, and 1500 m), and sliding velocity (1, 2, and 3 m/s), for the alloy and the composites. The results revealed that wear rate increased with increasing load and increasing sliding distance, whereas the wear rate decreased and then increased with increasing sliding velocity. The primary wear mechanism encountered at low loads was mild adhesive wear, whereas that at high loads was severe delamination wear. An oxide layer was formed at low velocities, whereas a combination of shear and plastic deformation occurred at high velocities. The mechanism at short sliding distances was ploughing action of Si₃N₄ particles, which act as protrusions; by contrast, at long sliding distances, direct metal-metal contact occurred. Among the investigated samples, the Cu/10wt% Si₃N₄ composite exhibited the best wear resistance at a load of 10 N, a velocity of 2 m/s, and a sliding distance of 500 m.     

过剩硅含量对Mg2 Si/Al复合材料组织和耐磨性的影响

采用重力铸造法制备不同过剩硅含量的原位Mg_2Si/Al复合材料,研究过剩硅含量对Mg_2Si/Al复合材料组织和耐磨性的影响.结果表明:随着过剩硅含量、磷加入量的增加,初生Mg_2Si的体积分数增加,尺寸却减小;初生硅的体积分数随过剩硅含量的增加而增加;当过剩硅的含量增加到16%时,初生硅的平均尺寸没有发生明显变化,规则生长的α-Al树枝晶不断破裂,变得圆整;初生硅依附或包围初生Mg_2Si生长.当初生Mg_2Si和初生硅同时存在时,磷对初生Mg_2Si的变质效果优于其对初生硅的变质效果.干滑动试验发现,在恒定的载荷、滑动速率以及磨损距离下,随着过剩硅含量的增加,Mg_2Si/Al复合材料的磨损失重逐渐减小.     

纳米SiC颗粒强化AA6061的磨粒磨损行为

实验制备了纳米SiC颗粒强化AA6061基材料,并考察了其微观组织、硬度及磨损性能.结果表明:在20 N载荷下,强化试样的磨损率及摩擦系数均低于AA6061基体,其中0.6%SiC/AA6061复合材料的磨损率较基体降低50%.这主要是由于SiC颗粒自身良好的载荷承载能力,加之增强颗粒/基体间界面良好的结合,使SiC颗粒的添加提高了复合材料的磨损抗力.同时,促进了富铁机械转移层的形成,降低了摩擦系数和磨损率.AA6061基体和强化材料在20 N载荷下的磨损机制均为磨粒磨损.     

氮化硅陶瓷的摩擦磨损特性

采用无压烧结和反应烧结两种方法制备氮化硅陶瓷，利用拴盘式摩擦实验机考察了氮化硅与ＧＣｒ１５球对磨的摩擦损特性，结果表明，虽然氮化硅具有较高的摩擦系数，但磨损率较低，特别是在水和油等介质存在的条件下，氮化硅具有低摩擦和磨损的特性。     

喷射沉积Al-20Si/SiCp复合材料的热疲劳行为

采用V型缺口试样对喷射沉积Al-20Si/SiCp复合材料进行了热循环试验,用光学金相显微镜和扫描电镜研究了在热应力作用下的热疲劳裂纹扩展方式和形态.结果表明:热疲劳裂纹优先在V型缺口处萌生;复合材料经一定的热循环次数后随相对密度的提高,裂纹扩展速率下降;在复合材料的三大相——α-Al基体、Si相以及SiC颗粒中,α-Al基体阻碍热疲劳裂纹的扩展,裂纹非连续性扩展;裂纹扩展方式受Si相的尺寸和分布状态控制,裂纹绕过Si颗粒向前扩展以及裂纹穿过Si颗粒向前扩展是裂纹碰到Si颗粒时常出现的两种机制;SiC颗粒与热疲劳裂纹有强烈的交互作用,加强SiC颗粒与基体的界面结合有利于提高热疲劳寿命.     

Refinement of primary Si grains in Al–20%Si alloy slurry through serpentine channel pouring process

In this study, a serpentine channel pouring process was used to prepare the semi-solid Al–20%Si alloy slurry and refine primary Si grains in the alloy. The effects of the pouring temperature, number of curves in the serpentine channel, and material of the serpentine channel on the size of primary Si grains in the semi-solid Al–20%Si alloy slurry were investigated. The results showed that the pouring temperature, number of the curves, and material of the channel strongly affected the size and distribution of the primary Si grains. The pouring temperature exerted the strongest effect, followed by the number of the curves and then the material of the channel. Under experimental conditions of a four-curve copper channel and a pouring temperature of 701℃, primary Si grains in the semi-solid Al–20%Si alloy slurry were refined to the greatest extent, and the lath-like grains were changed into granular grains. Moreover, the equivalent grain diameter and the average shape coefficient of primary Si grains in the satisfactory semi-solid Al–20%Si alloy slurry were 24.4 μm and 0.89, respectively. Finally, the refinement mechanism and distribution rule of primary Si grains in the slurry prepared through the serpentine channel pouring process were analyzed and discussed.     

AZ91D镁合金的摩擦磨损行为及其机理探讨

研究了传统铸造和触变成形AZ91D镁合金在干摩擦往复运动条件下与GCr15钢对磨时的摩擦磨损行为.研究结果表明,触变成形和传统铸造的平均摩擦系数都在0.26~0.36,前者比后者稍小.在较低载荷下,镁合金的磨损机制为氧化磨损和磨粒磨损,随着载荷的增大,磨损机制将完全以剥层磨损为主,甚至出现粘着磨损,并伴随向偶件材料表面的大量转移.     

蒸馏水润滑下Si3N4—白口铸铁摩擦面上表面膜的分析

在环－块磨损试验机上考察了蒸馏水润滑下Ｓｉ３Ｎ４分别与白口铸铁和碳钢（作对比用）配副的摩擦磨损特性．在ＳＥＭ下观察了白口铸铁磨面表面膜的形成过程，用ＸＰＳ、ＦＴＩＲ和ＸＲＤ分析了表面膜的成分、组成与结构，并对其形成机理进行了探讨．结果表明，Ｓｉ３Ｎ４在水润滑下摩擦时磨面上发生了氧化和水解反应：当Ｓｉ３Ｎ４与白口铸铁配副时，由于铸铁中碳化物的剥落而形成剥落坑，Ｓｉ３Ｎ４磨屑嵌入剥落坑并氧化和水解，其反应产物富集于剥落坑中，脱水聚合后形成硅胶，从而在磨面形成具有一定厚度和面积的含硅胶的表面膜，表面膜的形成保护了陶瓷和铸铁磨面，使其变得很光滑，从而使摩擦系数降至０．０２，并使系统磨损率几乎接近于零；当Ｓｉ３Ｎ４与碳纲配副时，由于碳钢没有能力富集Ｓｉ３Ｎ４的氧化和水解产物，故磨面不能形成有效的表面膜，所以其摩擦系数仍然较高，且系统磨损率亦较大     

奥贝球铁的无润滑滑动磨损机制

研究了一种铜钼奥贝球铁在按触应力下与GCr15钢对磨时的无润滑滑动磨损。结果表明当载荷小于98N时,奥贝球铁比GCr15耐磨。磨损过程中的形变诱发马氏体相变是这种材料具有良好耐磨性的重要原因。观察到了轻微磨损向剧烈磨损的转化。轻微磨损的机制是氧化磨损与分层机制;而脱层与分层机制则为造成剧烈磨损的原因。